In der Blech produzierenden und -verarbeitenden Industrie ist die Qualität des Ausgangsmaterials entscheidend. Ob Stahl, Edelstahl, Aluminium oder andere Metalllegierungen: Abweichungen in der chemischen Zusammensetzung können die Eigenschaften eines Werkstoffs beeinflussen und später zu Problemen bei Umformung, Schweißen, Beschichten oder Weiterverarbeitung führen.
Eine zuverlässige Metallanalyse für die Qualitätskontrolle hilft, Werkstoffe bereits beim Wareneingang zu überprüfen, Materialverwechslungen zu vermeiden und die Einhaltung von Werkstoffspezifikationen zu kontrollieren. Dabei kommen insbesondere Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF/RFA) und optische Emissionsspektrometrie (OES), auch Funkenspektrometrie genannt, zum Einsatz.
Blechhersteller und -verarbeiter arbeiten mit zahlreichen Werkstoffgüten. Dazu gehören beispielsweise unlegierte und niedriglegierte Stähle, Edelstahl und verschiedene Aluminiumlegierungen. Eine Materialprüfung kann helfen, sicherzustellen, dass das gelieferte Material tatsächlich der spezifizierten Legierung entspricht.
Typische Einsatzbereiche sind:
Je früher eine Abweichung erkannt wird, desto geringer ist das Risiko, dass fehlerhaftes Material weitere Produktionsschritte durchläuft.
Bei der XRF-Analyse wird das Material mit Röntgenstrahlung angeregt. Die entstehende Fluoreszenzstrahlung ermöglicht die Bestimmung verschiedener Elemente. XRF-Handgeräte können Materialien schnell und zerstörungsfrei direkt vor Ort prüfen.
Das macht sie interessant für die Werkstoffidentifizierung, Wareneingangskontrolle, PMI und mobile Stichproben. Auch große oder bereits eingebaute Komponenten können untersucht werden, ohne sie in ein Labor transportieren zu müssen.
Die optische Emissionsspektrometrie (OES) arbeitet dagegen mit einem elektrischen Funken. Das emittierte Licht wird analysiert und ermöglicht eine quantitative Bestimmung zahlreicher Elemente. Das Verfahren eignet sich insbesondere für detaillierte Metallanalysen, beispielsweise bei Stahl- und Edelstahlgüten oder wenn Begleit- und Spurenelemente in niedrigen Konzentrationen bestimmt werden müssen.
Welche Technologie die richtige ist, hängt daher von der jeweiligen Prüfaufgabe, den benötigten Elementen und den erforderlichen Nachweisgrenzen ab.
Ein Beispiel für ein mobiles Analysegerät ist das X-MET8000 von Hitachi. Die XRF-Handgeräte sind für die schnelle Identifizierung von Metalllegierungen und die Bestimmung ihrer chemischen Zusammensetzung ausgelegt.
Je nach Modell und Anwendung können unter anderem Elemente wie Magnesium, Aluminium, Silizium, Phosphor und Schwefel analysiert werden. Die tragbare Bauweise ermöglicht Messungen direkt am Lager- oder Produktionsstandort.
Für die Blechindustrie kann das beispielsweise bei der Wareneingangskontrolle hilfreich sein: Ein angeliefertes Blech oder eine metallische Komponente lässt sich direkt prüfen und mit der erwarteten Werkstoffgüte vergleichen.
Für umfassende quantitative Analysen bietet Hitachi unter anderem die OE-Serie an.
Die Geräte können Hauptlegierungselemente sowie Begleit- und Spurenelemente bestimmen. Je nach Anwendung sind beispielsweise Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel, Bor und Stickstoff relevant. Der OE750 bietet darüber hinaus spezielle Möglichkeiten für die Analyse von Sauerstoff in Kupfer sowie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff in Titan.
Damit kann OES eine sinnvolle Ergänzung zu mobilen Prüfverfahren sein, wenn eine detaillierte chemische Charakterisierung eines Werkstoffs erforderlich ist.
| Kriterium | XRF Analyse | OES Analyse |
| Typische Anwendung | Werkstoffidentifizierung und PMI | Detaillierte quantitative Metallanalyse |
| Messung | Schnell und zerstörungsfrei | Mit elektrischem Funken |
| Einsatzort | Direkt am Material, auch mobil | Meist im Prüf- oder Produktionsbereich |
| Elementanalyse | Abhängig von Gerät und Anwendung | Auch für zahlreiche Begleit- und Spurenelemente |
| Besonderer Vorteil | Flexible Prüfung vor Ort | Detaillierte Bestimmung der chemischen Zusammensetzung |
XRF und OES haben unterschiedliche Stärken und können sich in der Qualitätskontrolle ergänzen. Mobile XRF-Geräte ermöglichen schnelle, zerstörungsfreie Prüfungen direkt am Material. Funkenspektrometer eignen sich für detaillierte quantitative Analysen, wenn eine vorbereitete Messfläche zur Verfügung steht.
Für Unternehmen der Blechindustrie ist daher entscheidend, die eigene Prüfaufgabe genau zu definieren: Welche Werkstoffe werden verarbeitet? Welche Elemente müssen bestimmt werden? Wo soll die Analyse stattfinden und wie schnell werden die Ergebnisse benötigt?
Die passende Kombination aus Analyseverfahren, Prüfstrategie und Prozessintegration kann dazu beitragen, Materialverwechslungen frühzeitig zu erkennen, Werkstoffspezifikationen zu überprüfen und eine zuverlässige Qualitätskontrolle entlang der gesamten Produktionskette zu unterstützen.
Warum ist Metallanalyse bei der Blechverarbeitung wichtig?
Sie hilft, Werkstoffe zu identifizieren, Materialverwechslungen zu vermeiden und die Einhaltung von Werkstoffspezifikationen zu überprüfen.
Kann man Bleche direkt vor Ort analysieren?
Ja. Mobile XRF-Handgeräte ermöglichen schnelle und zerstörungsfreie Materialprüfungen direkt im Lager oder in der Produktion.
Was ist der Unterschied zwischen XRF und OES?
XRF eignet sich besonders für schnelle, mobile und zerstörungsfreie Materialprüfungen. OES ermöglicht detaillierte quantitative Analysen zahlreicher Elemente und wird häufig für anspruchsvollere Metallanalysen eingesetzt.
Was bedeutet PMI?
PMI steht für „Positive Material Identification“. Dabei wird überprüft, ob ein Bauteil tatsächlich aus der spezifizierten Metalllegierung besteht.
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